Question

大别-苏鲁超高压变质带的基本地质特征

Answer 1

大别-苏鲁UHPM带，西起湖北信阳，过红安、岳西、潜山后被郯庐断裂切断，北移到苏北新沂和东海，后经日照胶南延至山东半岛最东端的荣成和威海，延长上千公里（图10.2），广泛分布着含柯石英的榴辉岩。在大别潜山新店发现微粒金刚石.在苏北东海县发现三只金刚石晶体。这个带的主要地质特征可归纳如下。

（1）柯石英、硬玉和金刚石产在榴辉岩中，而榴辉岩产在太古—元古宙变质岩中.在胶南为荆山群，在苏北为东海群，在大别山为大别群，而在湖北为红安群，它们主要为元古宙变质岩。不同于此带两侧的华北、扬子克拉通，其元古宙之后到侏罗纪地层缺失。因此，可以说这一UHPM带是介于华北与扬子地台之间的秦岭造山带的一部分，或者说是此造山带中的一组地体。

（2）UHPM带内的榴辉岩大多呈条带状或透镜状，可生于基性超基性岩、或大理岩、或片麻岩片岩之中，单体出露面积多数较小，长度一般在几十米以下，成群出现，仅岳西碧溪岭和苏北东海地区为例外。这些围岩与榴辉岩的接触界线可以呈渐变关系，因此目前认为它们与榴辉岩共同经历了超高压变质.一起组成了UHPM岩石，

岳西碧溪岭的超镁铁岩石和榴辉岩岩体，出露面积1.5km²，形态像直立的岩柱围岩.为大别群斜长片麻岩。岩体内有数十条石榴子石二辉橄榄岩和异剥橄榄岩体，长度5～20m不等。苏北东海县芝麻坊—毛北地区大片榴辉岩与超基性岩穿插在一起（图10.3及图10.4），表明它可能是从深部返回的“地幔楔”，是研究UHPM带的折返与壳幔作用的理想地点。

（3）岩石学研究和同位素测定结果认为，UHPM岩石原岩可以是大陆型的前寒武纪基性超基性岩、碳酸岩，或泥砂质岩。它们在三叠纪经过压力大于26×10⁸Pa和T=600～900C的超高压变质作用（图10.1和图l0.5），然后又经过退化变质作用，最后还可能经过燕山期重结晶和变形。关于榴辉岩的原岩，可以分为幔成榴辉岩和壳成榴辉岩两种。幔成榴辉岩可能由地幔玄武质岩浆分异结晶而成。在碧溪岭与东海芝麻坊与毛北一带的榴辉岩是幔成的，而其它地区一些体积小的榴辉岩体则可能是由元古宙泥灰岩床经壳幔作用变质而成的。

图10.2　大别-苏鲁超高压变质带区域构造图（a）、大别山（b）和苏鲁（c）柯石英分布图

NDB—北大别地块；CDB—中大别；SDB—南大别；SS—宿松地块；TLF—郯庐断裂；MXF—磨子潭晓天断裂；HA—红安；LA—六安；HF—合肥；YX—岳西；QS—潜山；TH—太湖；JXF—嘉山响水断裂；YQWF—五莲青岛烟台断裂

（4）大别-苏鲁地区的韧性剪切带非常发育，规模大（见图10.6）。主剪切带与UHPM岩石走向协调，其岩石多变为糜棱岩、构造片岩等，有强烈的剪切褶皱。另一组为弧形韧性剪切带，其糜棱面理及拉伸线理多向内弧倾伏，显示自SEE向NNW方向推覆。还有一组为隆—滑型韧性剪切带，与后期隆升过程中形成隆升构造有关。这些韧性剪切带与UHPM岩石的折返应有一定关系。

图10.3　江苏东海毛北与蒋庄地区榴辉岩与超基性岩分布图及面理倾向倾角（许志琴等，1998）

ZK703孔岩性柱状图见图10.4,CCSD为设计的科学深钻位置

图10.4　东海毛北703孔岩性柱状图（许志琴根据江苏地质六队岩心重编，1998）

显示榴辉岩内部的层序及橄榄岩的穿插关系

（5）变质作用的分带。在大别－苏鲁UHPM带南边，如安徽宿松和苏北灌云，发现有蓝片岩出露，说明UHPM带南边有一条高压变质（HPM）带。在UHPM带内部，在局部也有HPM条带，而且UHPM带中的榴辉岩，也可以划分出幔源的或高温的，及壳源或相对低温的变质相带，它们的走向与造山带的走向相近。在大别山，幔源的榴辉岩主要分布在西的菖蒲到潜山一带，在苏北主要分布在东海毛北—芝麻坊一带，它们看来是地表出露UHPM带的核部，它们的北部有大片燕山期花岗岩基出露，应该是后期（120～0Ma）地幔上隆拉张的产物。

图10.5　大别－苏鲁UHPM岩石的T-p-t曲线

据许志琴等，1998

此图坐标同图10.1。SL—苏鲁，DB—大别，DBH—大别高压岩样测定结果，XX—新县（桐柏）岩样测定结果

（6）除了大别山与苏鲁地区的UHPM岩石有多种原岩和经历了多期变质之外，同位素地质研究还表明.大别与苏鲁地区的超高压变质作用还有所不同。大别山UHPM岩石的形成主期为220～240Ma，苏鲁为210～220Ma，比大别山略晚，这可能与郯庐断裂的走滑有关。大别山碧溪岭的钕同位素ε_Nd（0）=-2.7～0.6，钐钕比¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd为0.16～0.19，可能说明幔源岩浆升到下地壳后分异并受麻粒岩的侵染。苏鲁UHPM的p-T-t曲线比大别山更高（见图10.5），反映俯冲到更深部位.E_Nd值比大别山的高，而且在青龙山样品测出氧同位素δ¹⁸O值极低（－10左右），说明超高压变质时极少氧的逸出，可能处在干和极为封闭的环境。最近，金振民（1998）发现碧溪岭橄榄岩中有针状出溶体。

图10.6　东海毛北－芝麻坊地区地质构造略图（许志琴等，1998）

图中示出地面榴辉岩、橄榄岩分布及叶理倾向倾角，拉伸线理及大型韧性剪切带

（7）在整个UHPM带内，苏北东海一带矿产最为丰富，除金刚石外，还有水晶、金红石、蛭石、蛇纹岩等多种非金属矿产和铬铁矿、金等金属矿产。东海县的水晶质量及数量都居全国首位，围岩为纯度极高的石英脉，为高温下岩浆分异析出的产物。